JPS6340842A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体の表面形態等の欠陥を検査する装置に関
する。

［従来の技術］ 従来より物体表面にお【プる凹凸等の有無の検査は、検
査口により視覚おるいは触覚に基づいて行なわれている
。この検査口の視覚あるいは触覚による検査は、検査Ｑ
の主観または熟練度が介在し易く、検査の均一性に関し
て問題があり、まｌこ検査に必要な手間や時間が多くか
かり能率が悪くなるといった問題があった。これらの問
題を解決するものとして、例えば、特開昭５２−９０９
８８号に示される「物体の表面欠陥検査方法」等の発明
ｐ提案等がなされている。これらの発明や提案等は、検
査される物体表面に縞状の明暗模様等を写し出し、物体
表面に凹凸等の欠陥が必れば、写し出された縞模様等が
歪み・乱れることを利用して物体表面の欠陥検査を行な
うものでおる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記発明や提案等は、検査される物体表面に写し出され
る縞模様等の歪み・乱れにより物体表面の欠陥の有無を
判定することができるので、検査の均一性を向りさせ、
作業の能率化を図ることができるという優れた効果を有
するものの、猶、依然として、縞模様等の歪み・乱れの
程度を検査員が判断することによって物体表面の欠陥の
有無を判定しているので、未だに検査結果の均一性に欠
けるといった問題が残されていた。このため、この縞模
様等の歪み・乱れを数値化し、物体表面の欠陥の有無を
定Ｕ値として判断しようとする試みもなされているが、
猶、上記問題を解決するには至っていない。この結果、
物体表面の欠陥検査の省力化やロボット等を用いての無
人化は妨げられている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、物体表面の欠陥の有無を客観的・定量的かつ自動
的に検査することのできる表面欠陥検査装置を提供する
ことをその目的としている。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の表面欠陥検査装置は、次のように構成されてい
る。即ら、 本発明の表面欠陥検査装置は、 予め定められた明暗の縞模様を被検査表面に投影する明
暗模様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に形成された
明暗模様を撮像し、所定の走査線に従って画像信号を出
力する画像信号出力手段と、該画像信号出力手段より出
力される画像信号の立ち上がり、あるいは立ち下がりに
同期して、１記投影された明暗模様のピッチに応じた巾
のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、該パル
ス信号出力手段によるパルス信号を用いて上記画像信号
に含まれる画像信号の不規則部信号を検出する不規開部
信号検出手段と、該検出された不規則部信号を用いて、
上記被検査表面の欠陥部の面積を輝出し、該算出された
面積が所定以上の時に欠陥部とする欠陥部検出手段と、 を備えて構成されている。

ここで、明暗模様投影手段とは、予め定められた明暗の
縞模様を被検査表面に写し出す手段のことであって、映
写機等を用いて所定の縞状明暗模様簀を被検査表面に写
し出すよう構成すること等種々の構成を考えることがで
きる。尚、被検査表面に写し出される明暗模様は、被検
査表面の反射によって生じる虚像であってもよいし、あ
るいは単に投影された像であってもよい。

画像信号出力手段とは、明暗模様投影手段により被検査
表面に形成された明暗模様を搬影し、所定の走査線に従
って画像信号を出力する手段であって、明暗の縞模様と
交差する方向に走る走査線に従って被検査表面に形成さ
れた明暗模様を所定の分解能で撮像し、該搬像された明
暗模様を電圧レベルの変化として出力する等種々の構成
を考えることができる。

パルス信号を出力するパルス信号出力手段とは、画像信
号出力手段より出力される画像信号の立ち上がり、ある
いは立ち下がりに同期して、投影された明暗模様のピッ
チに応じた巾のパルス信号を出力する手段であって、デ
ィスクリートな回路や論理演算回路として構成すること
等が考えられる。

不規則部信号を検出する不規開部信号検出手段とは、パ
ルス信号出力手段により出力されるパルス信号を用いて
画像信号に含まれる画像信号の不規則部信号を検出する
手段であって、投影された明暗模様のピッチに応じた巾
のパルス信号と明暗模様の搬像による画像信号との論理
積をとることにより、あるいは比較を行なうこと等によ
り画像信号に含まれる不規則部信号を検出する構成等種
々の構成を考えることができる。一般に、明暗模様投影
手段により被検査表面に形成される明暗模様は、被検査
表面に凹凸等の欠陥部を有する場合には、欠陥部により
歪み・乱されて明暗模様の画像信号とは異なる不規則な
信号を有する。これにより、画像信号に含まれる不規則
部信号を検出して表面欠陥の検出に供するのである。

［作用］ 上記構成を有する本発明の表面欠陥検査装置は次の如く
作用する。

本発明の表面欠陥検査装置は、明明模様役彰手段により
被検査表面に形成された明暗模様を画像信号出力手段に
よりｉａ像して画像信号を出力し、この画ａｔ信号の立
ち上がり、あるいは立ち下がりに同期してパルス信号出
力手段より出力されるパルス信号を用いて上記画像信号
に含まれる不規則ＰＪＳ信号を不規則部信号検出手段に
より検出し、欠陥部検出手段により上記不規割部信号か
ら算出された被検査表面の欠陥部の面積が所定以上の時
にこれを欠陥部とし、被検査表面の欠陥を検査するよう
動く。

［実施例Ｊ 次に本発明の表面欠陥検査装置の構成を一居明らかにす
るために好適な実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図である。

本実施例の表面欠陥検査Ｖｔ首は、大きくは、凹凸等の
欠陥の０無が検査される被検査物ＯＢの表面に縞状の明
暗模様を投影する縞模様投影装置１と、被検査物ＯＢの
表面に投影された縞模様の古株をｒｉ像し所定の走査線
に従った画像信号を出力する画像信号出力４ａ置３と、
画像信号出力装置３より出力される画像信号から明暗模
様の明部Ｊ３よび暗部のどちらにも属しない中間温度部
を検出すると共にこの中間温度部の信号の立ち上がりに
同期して所定巾のパルス信号を出力するパルス信号出力
装置５と、パルス信号出力装置５より出力される所定巾
のパルス信号と上記中間温度部のイ六号とから上記画像
信号に含まれる不規割部信号を検出する不規則部信号検
出装置７と、不規則部１＾６検出装置７から出力される
不規則部信ｆ！ｉを用いて上記被検査物ＯＢの表面欠陥
の面積を咋出し所定面積以上の時に欠陥部と判定する判
定装置９と、から構成されている。

縞模様投影装置１１は、多数の等間隔のスリットを有す
る平板１０と散乱光を射出する光源１１とから構成され
ていて、被検査物ＯＢの表面に所定ビッヂの縞ａ様（本
実施例では、明部・暗部共にその間隔１．５ｍｍとして
いる）を写し出す。尚、本実施例では、被検査物ＯＢは
光沢を有する鉄板であって、縞模様は虚繊として写し出
される。

両会信号出力装置３は、本実施例では撮像管（以下、単
にＴＶカメラという＞３０を用いて構成されている。Ｔ
Ｖカメラ３０は、被検査物０８上の縞模様に直交するス
キ１！ン走査による画像信号（ビデオ信号）をパルス信
号出力８１ｆ５の中１１１濃度部検出回路５１に出力す
ると共に、ＣＲＴデイスプレィＤＰＩにも出力しその搬
映した画像をｉ面上に再生する。

パルス信号出力菰！！５は、中間！１度部検出回路５１
、インバータ５２．単安定マルチバイブレータ５３．イ
ンバータ５４とから構成されている。

これら各回路の構成および作用については詳しく後述す
る。

不規則部信号検出装′ｔｉ７は、アンド回路７１゜イン
バータ７２．混合器７３とから構成されている。尚、Ｃ
ＲＴデイスプレィＤＰ２は混合器７３Ｊ：り出力される
両ａＩ（ビデオ信号）を再生するしのである。

判定装置９は、欠陥部抽出回路９１等から構成されてい
る。この判定装置９は、所謂マイクロコンピュータを用
いた論理演算回路として構成されている。

次に本実施例の表面欠陥検査装置の作用を、第２図に示
すタイミングチャートを適宜用いて説明する。第２図に
承りタイミングチャートは、本実施例の表面欠陥検査Ｖ
ｃａの各部の出力信号を表わしたものである。

縞模様投影装置１により被検査物ＯＢ上に写される縞模
様の虚惟は、画像信号出力装置３のＴＶカメラ３０より
ビデオ信号ＶＤ１　（第２図タイミングチャート　ビデ
オ信号ＭＤＩ）に変換されてパルス信号比ツノ装置５の
中間潤度部検出回路５１に出力される。このビデオ信ｑ
ｖｏ１は、ＣＲＴデイスプレィＤＰＩにも出力され、第
３図に示す走査線に従ってＣＲＴデイスプレィＤＰＩの
画面上に画像を再生するＪ：う動く。また、ＣＲＴデイ
スプレィＤＰ１の画面ザイズは１００ｍｍｘ１０Ｑ　ｍ
　ｍとされ、走査線の横・縦の１ラインの画素数は各々
５１２１固とされている。ＴＶカメラ３０から出力され
るビデオ信ＱＶＤＩは、被検査物ＯＢの表面が滑らかな
状態の時には、本来縞模様が持つ明部のハイレベルと暗
部のロウレベルとを規則正しい状態で有ヅる正弦波的な
信号となるが、凹凸等の欠陥部を有している時には、そ
の欠陥部により縞模様は歪み・乱されて明部のハイレベ
ルあるいは暗部のロウレベルのどちらにも属しない不規
則なレベル所謂中間濃度の信号を有することになる（第
２図タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ１区間ｂａｄ
）。この欠陥部により歪み・乱された中間温度部ｂａｄ
は、第１図に絵画的に示したようにＣＲＴデイスプレィ
ＤＰＩの画面上おいても観察することができる。

中間濃度部検出回路５１は、ビデオ信号出力装置３より
入力したビデオ信＠ＶＤ１を２値信号のビデオ信号ＶＤ
２と同期信号ＳＳとに分離する（第２図タイミングチャ
ー１〜　ビデオ信ｇＶＤ２゜同期信号ＳＳ）。即ら、ビ
デオ信号Ｖ［〕１に含まれる負のレベルの同期信号ＳＳ
を整流器等を用いて分離すると共に、正のレベルのビデ
オ信号の内、縞模様の明部と暗部との境界の中間濃度部
と欠陥部としての中間濃度部ｂａｄとを零レベルとして
仝波整流し、これを２値信号に変換する。この中間潤度
部検出回路５１は、コンパレータ等を中心としたディス
クリートな回路として、あるいはマイクロコンピュータ
等を用いた論理演咋回路として構成することができる。

中間濃度部検出回路５１より出力されるビデオ信号Ｖ　
Ｄ　２は、インバータ５２により反転さけられてビデオ
信ＨＶＤ３（第２図タイミングチャート　ビデオ信号Ｖ
Ｄ３）とされた後に中安定マルチバイブレーク５３に入
力される。本実施例の単安定マルチバイブレータ５３は
、入力されるビデオ信号ＶＤ３の立ち上がりに同期して
所定時間（本実施例では、ＣＲＴデイスプレィＤＰＩ、
ＤＰ２の画面上で横方向にＱ、６ｍｒ’ｎ程度、換言す
れば３画素の巾、時間に換算して０．６μｓの時間［４
コ〉オンとなるパルス信号ＰＳ１を出力する（第２図タ
イミングチャート　パルス信号ＰＳ１）。このパルス信
号ＰＳ１のオン時間は、第２図タイミングチャートに示
されるように、ビデオ信号ＶＤ３にあける明暗模様の明
部と暗部との境界による中間温度部のオンに対応する時
間より長い。

単安定マルチバイブレーク５３から出力されるパルス信
号ＰＳ１は、インバータ５４により反転させられた後に
（第２図タイミングチャート　パルス信号ＰＳ２＞、不
規器部信号検出装置７のアンド回路７１に入力される。

尚、パルス信号ＰＳ１のオンとなる時間巾は、抵抗器と
コンデンサとによる時定数を変えることにより容易に変
更できることは周知のことでおる。

不規器部信号検出装置７のアンド回路７１は、パルス信
号ＰＳ１を反転したパルス信号ＰＳ２を一方の入力端子
に入力すると共に、ビデオ信号ｖＤ２を反転したビデオ
信号ＶＤ３を他方の入力端子に入力し、この２信号の論
理積をとる。この結果、明暗模様の明部と暗部との境界
の中間濃度部によるハイレベル信号を除去し、表面欠陥
による中間温度部ｂａｄによるハイレベル信号を残すビ
デオ信号ＶＤ４を（ｑることかできる。

明暗模様の明度と暗部との境界の中間濃度部ににるハイ
レベル信号を除去したビデオ信号ＶＤ４をインバータ７
２で反転させたビデオ信号ＶＤ５（第２図タイミングチ
ャ−１〜 は、混合器７３に入力される。

ビデオ信号ＶＤ５が入力される混合器７３には、ＣＲＴ
デイスプレィＤＰ２に映像出力するために、上述した中
間ｍ度部検出回路５１により分離された同期信号ＳＳも
入力され、ビデオ信号ＶＤ５は同期信＠ＳＳを含んだビ
デオ信号ＶＤ６となる（第２図タイミングチャート　ビ
デオ信号ＶＤ６）。同期信号ＳＳを含んだビデオ信号Ｖ
Ｄ６は、判定装置９の欠陥部抽出回路９１に出力される
。尚、ビデオ信号ＶＤ６は、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２
にも出力されるが、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２の画面上
には、ビデオ信号ＶＤ６のロウレベル信号が暗部として
表示される。即ち、上述したＣＲＴデイスプレィＤＰＩ
に表示された中間温度部ｂａｄが画面上に暗部として表
示されるのでおる。

欠陥部抽出回路９１では、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２の
画面上に表示される中間濃度部ｂａｄの面積の大きさが
判定される。本実施例では、中間濃度部ｂａｄの大きざ
が直径１ｍｍ程度の円に相当する大きざ以上の時、即ち
、中間温度部ｂａｄの画素数が２５画素以上の時に中間
濃度部ｂａｄを欠陥部とし、ＮＧ倍信号出力する。

尚、第４図に示すフローチャー］〜は、以上詳細に説明
した本実施例の表面欠陥検査装置の行なう動作をフロー
チャー１へとして表わしたものである。

従って、ＴＶカメラ３０によるビデオ信号ＶＤ１を一旦
デジタル画像信号に変換し、パルス信号出力装着５．不
規則部信号検出装置７および判定装置９を論理演算回路
として構成した場合には、第４図に示ずフローチャート
に従って上述した処理を実現すればよい。

本実施例の表面欠陥検査装置によると、被検査物ＯＢ上
の凹凸等の欠陥部を、ＴＶカメラ３０がとらえた被検査
物０８表面の画像に含まれる中間濃度部を用いて正確か
つ自動的に検出することかできる。また、単安定マルチ
バイブレータ５３やアンド回路７１等の働きにより明暗
模様の明部と暗部との境界に発生する中間温度部をリア
ルタイムに除去し表面欠陥による中間濃度部ｂａｄのみ
を高速で検出することができる。

これにより、ロボット等の産業機器を用いて物体の表面
検査を無人化することができ、著しく作業効率を高める
ことができるという優れた効果を有する。また、被検査
物ＯＢ上の中間温度部ｂａｄの大きさは数値化すること
ができ、定Ｉｎ値（本実施例では２５画素以−ヒ）と比
較されて欠陥部と判定されるので、検査結果に均一性を
有し極めて信頼性の高い検査結果を得ることができると
いう効果も秦している。更に、凹凸等の欠陥部を中間温
度部ｂａｄとして検出することができるので、被検査物
ＯＢの表面が曲面等の場合に、明暗の縞模様の間隔が狭
くなっても、欠陥部により歪み・乱れる縞の面積は一定
となり正確な検査結果を１りることができるという優れ
た効果を有している。

また、本実施例においては、明暗模様の明部および１３
部の間隔を各々１．５ｍｍとしたが、検出したい欠陥部
の大きさよりも縞間隔を狭くしていけば、欠陥部検出の
精度を向上させることができるという効果も奏する。更
に、本実施例においては、ＣＲＴデイスプレィを２台用
いて、検査処理の各段階の状態を見ることができるので
、判定装置５の出力結果と合わせて用いることにより誤
検出を防ぐことができると共に、欠陥部の位置確認をで
きるという効果も有している。また、本実施例において
は、除去したい中間温度部の巾に応じて単安定マルチバ
イル−タ５３の出力するパルス巾を簡単に変更すること
ができるという効果も有している。

以上、本発明の表面欠陥検査装置の一実施例について詳
細に説明したが、本発明の表面欠陥検査装置は上記実施
例に同等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様で実施を行なうことがで
きるのはもらろんのことである。例えば、本実施例にお
いては、被検査物ＯＢの欠陥部を中間濃度部ｂａｄとし
て検出したが、ＴＶカメラ３０より出力されるビデオ信
号ＶＤ１を所定の基準値と比較して２値信号に分だｔし
、該２値信号から明暗模様の明部あるいは０６部に相当
する信号を単安定マルチバイブレータ５３゜アンド回路
７１等により除去して欠陥部を検出する等種々の構成が
考えられる。

発明の効果 本発明の表面欠陥検査装置によると、被検査物上の凹凸
等の欠陥部を自動的かつ高速に検出することができると
いう優れた効果を有している。これにより、ロボット等
の産業は器を用いて物体の表面検査を無人化することが
でき、著しく作業効率を高めることができるという優れ
た効果を有する。また、被検査物上の中間濃度部の大き
さは数値化することができ、定量値と比較されて欠陥部
と判定されるので、検査結果に均一性を有し極めて信頼
性の高い検査結果を得ることができるという効果も秦し
ている。更に、凹凸等の欠陥部を中間８２度部として検
出することかできるので、被検査物の表面が曲面等の場
合に、明暗の縞模様の間隔が狭くなっても、欠陥部によ
り歪み・乱れる縞の面積は一定となり正確な検査結果を
得ることができるという優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図、第２図はその各部の出力信号を示すタイ
ミングチャート、第３図はそのＣＲＴデイスプレィＤＰ
１の走査線を示す説明図、第４図はそのパルス信号出力
装置５．不規則部信号検出装置７および判定装置９の行
なう動作を示すフローチャート、である。 １・・・縞模様投影装置 ３・・・画像信号出力装置 ５・・・パルス信号出力装置 ７・・・不規則部信号検出装置 ９・・・判定装置 Ｄｉ）１．ＤＰ２・・・ＣＲＴデイスプレィＯＢ・・・
被検査物 ｂａｄ・・・中間濃度部 ｒｎ・・・走査線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定められた明暗の縞模様を被検査表面に投影する明
   暗模様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に形成された
   明暗模様を撮像し、所定の走査線に従って画像信号を出
   力する画像信号出力手段と、該画像信号出力手段より出
   力される画像信号の立ち上がり、あるいは立ち下がりに
   同期して、上記投影された明暗模様のピッチに応じた巾
   のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、 該パルス信号出力手段によるパルス信号を用いて上記画
   像信号に含まれる画像信号の不規則部信号を検出する不
   規則部信号検出手段と、 該検出された不規則部信号を用いて、上記被検査表面の
   欠陥部の面積を算出し、該算出された面積が所定以上の
   時に欠陥部とする欠陥部検出手段を備えて構成された表
   面欠陥検査装置。